浅析10kV配电线路运行防雷措施

2014-03-27

中国新技术新产品 2014年18期

关键词：闪络过电压杆塔

（广东电网有限责任公司佛山高明供电局，广东佛山 528000）

浅析10kV配电线路运行防雷措施

陈健明

（广东电网有限责任公司佛山高明供电局，广东佛山 528000）

随着我国国民经济和工业水平的发展，人们对供电可靠性的要求越来越高，现阶段雷击是造成配电网事故的主要因素。本文分析了10kV配电网遭受雷击的原因，同时提出了相应的防雷防范措施。

10kV配电网；雷击；防雷措施

引言

现阶段随着环境的破坏，某些地区的自然灾害频发，许多地区的10kV配网遭受雷击出现故障。这些事故严重威胁到了电网的供电安全，降低了配网的供电可靠性，同时给人们的日常生活带来了很大的不便。本文分析了10kV配电网遭受雷击的原因，同时提出了相应的防雷防范措施，以达到提高配网供电可靠性的目的。

1 雷电事故的原因分析

2013年荷城所管辖的10kV配网范围内，一类故障共发生15起，二类故障共发生37起。其中因雷击造成的一类故障9起，占比例的60%，通过数据分析可知雷击是造成10kV配网故障的主要因素。

雷击造成的配网事故类型有很多种，比如倒杆、断线、绝缘子的击穿或者是配电站变压器烧毁等故障。引起雷击事故的因素有很多种，主要有环境因素、设备缺陷和资金投入不足等诸多原因。

（1）环境因素

雷电放电引起线路的雷电过电压是造成雷击事故的主要因素。雷电过电压的类型有两种，一种是雷电产生的电磁感应引起的雷电过电压，另一种是雷电直接击中杆塔或者是线路造成的直击过电压。相关研究发现感应雷过电压是造成雷击事故的最主要的因素，感应雷过电压造成的事故比例超过90%。现阶段10kV线路上的绝缘子只有1～2片，对于直击雷的耐压水平为5kV，一旦发生直击雷现象必然会引起线路出现闪络但不一定造成故障，然而感应雷引起的过电压电压水平会超过400kV，这将直接导致线路、绝缘子等部件出现损坏。所以，防止雷击造成事故首要的任务是做好雷电感应过电压的防护工作。

（2）线路绝缘水平不足

当配网的杆塔或者是避雷线遭受雷击时，在线路绝缘层上产生的瞬时过电压会达到 10kV～400kV，如果线路的绝缘水平不够，绝缘层就很容易被击穿，这不仅会造成线路短路或跳闸事故，还会造成巨大的电量损失。因此，在搭建线路时，尽量采用冲击闪络电压较高的绝缘子，如采用P-20绝缘子的 U50%放电电压为192.36kV，X-45型绝缘子的U50%的放电电压为 220.34kV。线路设计人员应该从经济性、实用性、可靠性等多方面考虑，来选择合适的绝缘子，减少绝缘子闪络事故的发生。

（3）线路的防雷措施不规范

图1 闪络电流与绝缘水平关系

图2 线路防雷水平与杆塔高度间关系

表1 替换绝缘子前后线路防雷水平对比

表2 11号杆高度更换前后防雷水平的变化

相关的研究表明，某些地区10kV配网经常出现雷击事故的原因和线路相关防雷措施不规范有很大的关系。相关设计人员对该地区10kV配网进行设计时没有考虑到地区的实际情况针对性的提出防雷方案。这些地区没有考虑到防雷设备的安全运行情况，也没有根据本地区的情况针对性的安装防雷设备。比如，一些地区依然采用避雷器、弱点设备共同使用一个主地网的情况，这严重影响了配网线路的防雷效果。

（4）防雷资金投入不足

随着国家社会经济的开速发展，我国的电力事业同样取得了巨大的进步，10kV配网的供电可靠性得到了巨大的提高。但是配网线路的防雷效果却不理想，各个地区防雷设施的改造工程亟需推进，其主要原因是相关的防雷资金投入不足，配网线路的防雷设备无法得到及时的更换。另外，很多地区对于防雷设备的管理存在诸多问题，不能定期对防雷设备进行检修维护。

2 10kV配网线路防雷措施研究

2.1 提高线路器件绝缘子水平

一般而言，雷击造成的线路故障的直接原因是线路元件的绝缘水平不足，因此提高线路的绝缘水平就能从最大限度上防止雷击造成的配网故障。一般而言从三方面进行着手：

（1）提高绝缘子的绝缘水平。现阶段我国配电网中大量的使用了绝缘子，研究人员得出雷击闪络电流和绝缘水平之间的关系，如图1 所示。

在图1中对比了三种型号绝缘子在不同雷击距离下产生闪络电流的关系，通过对比可以发现，在同样的雷击距下绝缘子的绝缘水平越高，其闪络电流越小。所以更换绝缘等级更高的绝缘子能够提高线路的绝缘水平。根据我局的实际经验可知，用S-280/Z型绝缘子代替现有的S-210/Z型绝缘子能够将绝缘水平提高30%多。替换绝缘子前后线路防雷水平对比见表1。

（2）做好接地装置的维护工作。10kV配网线路的运维人员要定期的对线路接地装置的接地电阻进行检测，一旦发现电阻过大的情况要及时维护。确保线路接地装置的电阻低于10Ω，对于1kV以下的设备其一般公用一个接地装置且阻值不大于4Ω。

2.2 架空绝缘线路加装防雷击断线用防弧金具

近年来，由于架空绝缘线具有突出的优点而在 10kV配电线路中大量使用%但遭受雷击导致断线的事故却急剧增加。如绝缘导线在雷电过电压时引起绝缘子闪络并击穿导线绝缘层时被击穿的绝缘层呈针孔状，持续的工频短路电流电弧在针孔处燃烧使导线在短时间内被整齐烧断。为防止雷击断线可在线路绝缘子处剥离部分绝缘层后安装防弧金具，使雷击过电压仅在防弧金具与绝缘子铁脚之间引起闪络使持续的工频短路电弧的弧根固定在防弧金具上燃烧，从而保护导线免于烧伤。

另外，可以降低杆塔的高度从而提高线路的防雷水平。线路中防雷水平和杆塔高度之间的关系如图2所示。

由图2可知，在同样的雷击距时，配网杆塔的高度越低，线路中的闪络电流越低。所以在保证配网安全运行的前提下，降低线路杆塔的高度能够提高线路的防雷水平。表2为广东某供电公司将11号杆由15m换为12m后线路耐雷水平之间的对比，

由表2数据的分析可知，11号杆换为12m的杆塔都，线路的耐雷水平提高了15%左右。

2.3 配网线路安装ZnO避雷器

在配网线路上安装ZnO避雷器是一种新型的防雷措施。相关研究数据表明，10kV线路每200m安装ZnO避雷器，能够将感应雷引起的故障次数减少 90%左右，因此ZnO避雷器能够很好的防止雷电对配电线路造成的损害。在线路中安装线路避雷，可以将避雷器的伏-秒特性与绝缘子串的伏-秒特性相结合，当线路遭受雷击时，线路避雷器可靠地动作，以保护绝缘子串不发生闪络。而且，线路型氧化锌避雷器，体积小、重量轻，便于在较复杂的地形进行安装。

2.4 加强配电线路的监管

对配网运维人员经常进行技术培训，增强对配网线路的维护和管理工作，加强配电线路监管工作也能有效提高线路的防雷效果。纯架空线应该采用投运自动措施；如果配电线路的绝缘效果低，就应有选择性地使用自动重合闸。在处理 10kV 配电线路防雷情况的混合线路时，如果电缆的长度达不到整条线路的70%，则不关注配电项目线路中绝缘子的影响。